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Legge di Raoult e pressione di vapore

UniversitàChimicaEquilibrio liquido-vapore ideale di benzene e toluene con pressioni di vapore dei componenti puri calcolate secondo l’equazione di Antoine del NIST, da 35 a 65 °C

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Informazioni su questo esperimento

Mescola due componenti volatili e confronta le pressioni parziali, la pressione totale e la composizione del vapore. Il componente più volatile può arricchirsi nello spazio di testa anche quando la miscela liquida è equimolare.

Obiettivi di apprendimento

  • Applica la legge di Raoult a ciascun componente liquido.
  • Collega la pressione parziale alla frazione molare nel vapore tramite la legge di Dalton.
  • Distinguere le curve di pressione di bolla e di rugiada a temperatura costante.

Come si usa

  1. 1Confrontare le pressioni di vapore del toluene puro e del benzene puro alla stessa temperatura.
  2. 2Miscelare frazioni molari liquide uguali e rilevare la frazione di benzene arricchita nel vapore.
  3. 3Modificare il volume dello spazio di testa e confrontare la pressione con la quantità di vapore.
  4. 4Mostrare l’inviluppo bolla-rugiada e verificare che le composizioni attuali del liquido e del vapore corrispondano alla stessa pressione di equilibrio.

Il modello

Le relazioni ideali tra liquido e gas determinano l’arricchimento del vapore.
La curva di rugiada usa la composizione del vapore, mentre la curva di ebollizione usa quella del liquido.
I coefficienti di Antoine del NIST vengono utilizzati solo nel loro intervallo di temperatura usuale.

Ipotesi

  • Il liquido è un serbatoio ideale di grandi dimensioni con composizione prescritta e il vapore è ideale. Si trascurano l’esaurimento finito del liquido e i coefficienti di attività non ideali.
  • Per il benzene si usano i coefficienti di Antoine 4.01814, 1203.835 e meno 53.226; per il toluene, 4.08245, 1346.382 e meno 53.508. La temperatura è limitata all’intervallo da 308.15 a 338.15 K.
  • Il volume dello spazio di testa modifica la quantità di vapore alla stessa pressione di saturazione. I colori dei traccianti rappresentano la composizione, non la densità numerica effettiva né la cinetica di scambio.

Provalo in classe

  1. Q1Perché la frazione di benzene nel vapore è maggiore di quella nel liquido in un campione misto?
  2. Q2Perché una variazione del volume dello spazio di testa non modifica la pressione di saturazione nel modello con un grande serbatoio?

Domande frequenti

Questo modello prevede un azeotropo etanolo-acqua?

No. È necessario un modello di liquido non ideale. L’attuale modello binario ideale non produce un azeotropo interno.

Perché le curve di ebollizione e di rugiada hanno composizioni orizzontali diverse?

La curva di ebollizione è parametrizzata dalla frazione molare del liquido e la curva di rugiada dalla frazione molare del vapore. Una linea di collegamento orizzontale unisce le composizioni coesistenti.